水润滑轴承振动噪声分析及实验研究

建立低速重载条件下水润滑轴承有限元模型,应用Abaqus/Explicit模块分析不同摩擦系数、载荷、转速对水润滑轴承瞬态特性的影响规律,确定轴承的振动频率和振动加速度有效值,并进行实验验证.结果表明:摩擦系数越大,系统的振动幅值越高,振动噪声的分布越大,系统的稳定性越低,在一定范围内,随着载荷的增加,轴承系统的振动增大;转速对水润滑轴承振动频率的影响较小,但系统的振动加速度随着速度的增大而增大.有限元分析与实验结果基本吻合,为研究水润滑轴承的振动噪声机理提供理论依据.     

少齿差金属橡胶复合摆线齿轮副动态特性分析

金属橡胶具有很强的变形补偿能力,可帮助实现高精密传动。介绍了复合摆线齿轮副的结构及原理,建立了齿轮副的三维模型,并在ADAMS中建立起此金属橡胶齿轮副的刚柔混合模型后进行动力学仿真,分析了弹性模量变化、双联齿轮间隙及两对齿轮副中心距对少齿差复合摆线齿轮副角速度、角加速度、啮合力和传动误差的影响,同时对比分析了刚性、刚柔复合2种齿轮副输出轮角速度以及传动误差的差异。结果表明增大少齿差齿轮副中心距、适当增大金属橡胶弹性模量和双联齿轮间隙可减小振动波动,刚柔复合摆线齿轮的角速度和传动误差整体波动均比刚性齿轮副小,说明金属橡胶在新型NN型两级少齿差齿轮副中起到了减振效果。     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

螺旋槽水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能实验

通过螺旋槽和直槽结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能对比实验,研究螺旋槽结构对水润滑轴承的润滑特性及泥沙和杂质排泄能力的影响,结果表明螺旋槽结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能优于直槽,更容易形成弹性流体动压润滑,降低摩擦磨损,具有良好的泥沙和杂质排泄能力,对延长使用寿命和保护设备正常运行具有很好的作用。     

公切线式双圆弧齿廓谐波齿轮传动设计

谐波传动轮齿齿廓对装置啮合性能具有显著影响.为提高谐波传动的啮合性能,采用公切线式双圆弧齿廓作为柔轮齿廓,基于改进运动学理论计算双圆弧齿廓谐波传动共轭区域、共轭齿廓,并采用最小二乘拟合方法对理论共轭齿廓进行圆弧拟合;利用MATLAB对谐波传动侧隙、重合度、装配变形、运动轨迹等进行仿真分析.研究结果表明:所设计的双圆弧谐波传动轮齿啮合连续、啮合点不断改变,且存在"双共轭"现象,理论啮合弧长为109.3mm,重合度达到69.03,啮合性能显著优于传统渐开线齿廓谐波传动,并且优选径向变形量系数是消除谐波传动啮合干涉的重要方式之一.     

合齿轮副振动特性仿真及试验研究

针对少齿差行星减速器核心部件金属齿轮副变形补偿性较差等问题,设计吸振、变形补偿性较好的金属橡胶复合齿轮副,运用刚柔耦合多体动力学对复合齿轮副和金属齿轮副的振动进行仿真分析,并用试验的方法对两齿轮副在不同工况下的振动特性进行研究.仿真及试验结果表明,金属橡胶材料的加入改善了复合齿轮副的振动特性,复合齿轮副在啮合力、角加速度、传动效率和振动加速度方面要明显优于金属齿轮副,同时复合齿轮副传动平稳性得到了较大提升,仿真结果和试验结果基本吻合.     

谐波减速器摩擦特性建模及参数辨识

为提高谐波减速器的机器人关节控制精度,适应其在复杂工况下的使用需求,对谐波减速器摩擦力矩特性进行了研究.通过引入弹流润滑关系、非线性刚度关系和柔轮弹性变形耗散关系模型,建立了速度、负载转矩和温度等参数耦合的谐波减速器摩擦力矩模型.使用遗传算法对SHF-20-80-2UJ型谐波减速器的试验数据进行处理,得到了待辨识参数的识别结果,验证了模型的准确性,摩擦力矩的仿真值与试验值间的最大和平均偏差分别为8.05%, 4.26%;满载且输入转速为2000r/min时,不同温度下摩擦力矩的仿真值与试验值间的最大偏差为1.12%.该模型有效地反映了谐波减速摩擦力矩关于转速、负载转矩和温度变化的非线性关系,测得弹性变形能量损失在空载与满载时分别约占总能量损失的20%, 50%.     

孔销式少齿差行星减速器的多目标优化及动力学仿真分析

为了达到减小减速器体积同时提高承载能力、降低运转冲击的目的，基于Hertz接触理论，引用销轴和销孔外廓参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型.运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证，对比优化前后结果表明，减速器体积和法向接触力分别得到了13.1%和24.0%的优化率；利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图，结果表明其平均优化率达到29.4%，与理论结果基本吻合.     

输入受限下机器人关节神经网络自适应控制

针对机器人关节控制输入受限以及动力学模型中存在非线性摩擦、柔性变形和未知外部干扰力矩等问题,提出了一种基于径向基函数（radial basis function, RBF）神经网络的输入饱和指令滤波自适应控制方法。基于指令滤波反步法,采用饱和函数约束控制输入的幅值,使用RBF神经网络在线逼近未知干扰,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界。仿真结果表明,控制算法不仅使系统的控制输入幅值被严格约束在规定的范围之内,完成了对目标轨迹的高精度跟踪（跟踪误差约为±0.003 rad）,而且还可抵抗外部阶跃干扰力矩和建模误差对控制系统的不良影响,保证系统的高精度与强鲁棒性,性能优于PID (propotional integral derivative)控制和普通指令滤波反步控制（command filter backstepping control, CFBC）,对机器人关节在高精度领域应用与智能控制具有重要价值。     

基于Rostock运动结构的钻井工具偏置机构研究与设计

目前定向钻井作业所用的旋转导向钻井工具大多采用的是使芯轴强制变形的方式,使芯轴与钻井工具的轴线形成一定夹角,不仅控制难度大,造斜能力弱,而且芯轴长时间处于交变应力的工况下,极易发生疲劳破坏。针对这种情况,提出了基于Rostock运动结构的新型钻井工具偏置机构,解决了芯轴容易发生疲劳破坏的问题,而且加工成本低、操作简单、造斜能力强,可大幅提升定向钻井作业的效率。